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Die
Erfindung betrifft ein Dachsystem für Gebäude mit in einem bestimmten
Dachschrägenwinkel angeordneten
Dachsparren aus Holz.
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Giebel-
und Walmdächer
für Wohnhäuser, Betriebe
und öffentliche
Bauten sind in den verschiedensten Ausführungsformen bekannt. In der
Regel weisen derartige Dächer
eine Tragekonstruktion aus Sparren aus Holz auf, die je nach Dachform
zugeschnitten sind. Bei Satteldächern
mit oben angeordnetem First sind die Sparren in einem bestimmten Dachschrägenwinkel
angeordnet, der von solchen Winkeln, beispielsweise bei Walmdächern, stark
abweicht. Alle Dächer
mit Neigungswinkeln weisen jedoch Dachsparren aus Vollholz oder
auch Binder als tragenden Unterbau auf. Auf diesen Dachsparren sind
in der Regel Holzbretter aufgenagelt. Auf den Holzbrettern ist eine
Folie oder Teerpappe als Feuchtigkeitssperre aufgelegt. Darüber befinden
sich auf den Sparren aufgenagelte Holzleisten und horizontal verlaufende
Latten, auf die Ziegel (aus Ton oder Beton) mit an der Unterseite
obenseitig vorstehenden Ansätzen
aufgelegt werden können.
Auf den Befestigungsrand wird der nächstfolgende Ziegel mit der profilangepassten
Unterseite am einen Ende und den hakenförmigen Ausbildungen am anderen
Ende aufgelegt. So entsteht ein bekannter Ziegelverbund.
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Bei
anderen Dachkonstruktionen wird direkt auf die Sparren eine Isolierschicht
aus geschäumtem Kunststoff
aufgebracht. Diese Isolierschicht kann an der Oberseite profiliert
sein und durchgehende Erhebungen aufweisen, die die Latten bei herkömmlichen Dachkonstruktionen
ersetzen und dazu dienen, dem Ziegel einen Halt zu geben.
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Den
Dachsystemen der bekannten Art haftet der Nachteil an, dass sie
relativ geringen Schallschutz bieten und bei Sturmbelastungen schwingen können.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dachsystem für Gebäude anzugeben,
das einen wesentlich besseren Schallschutz bietet, Gebälkknarren
vermeidet, Schwingungen dämpft,
eine hohe Tragfähigkeit
aufweist, leicht und stabil und für die Herstellung als Fertigteil
geeignet ist.
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Die
Aufgabe löst
die Erfindung durch Ausgestaltung des Dachsystems gemäß der im
Anspruch 1 angegebenen technischen Lehre. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind im Detail in den Unteransprüchen angegeben.
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Die
Erfindung ist grundsätzlich
auf Dachsysteme mit unterschiedlichen Unterbauten bzw. Tragekonstruktionen
mit unterschiedlichen Trageelementen anwendbar. Die Unterkonstruktion
kann aus bekannten Sparren aus Holz bestehen, die gehobelt oder
ungehobelt sind. Auf diesen kann auch eine Sichtschalung aufgebracht
sein. Die Betonschicht festigt den Verbund und gibt dem Dach eine
hohe Festigkeit. Die Betonschicht kann aber auch dann, wenn eine
Schalung zwischen den Sparren angebracht ist, in den Raum zwischen
den Sparren hineinreichen und die Sparren im oberen Abschnittsbereich vollständig einbetten.
Beispielsweise kann die Schicht zwischen den Sparren 2 bis 4 cm
betragen, die oberhalb der Sparren angeordnete Betonschicht, die
mit der zwischen den Sparren vorhandenen verbunden bzw. einteilig
gegossen ist, eine Stärke
von 2 bis 7 cm. An der Betonschicht können auf der Oberseite Prägungen,
beispielsweise Längsrillen,
die parallel zu den Sparren verlaufen, eingedrückt sein, so dass die Betonschicht
selbst zur Dachbedeckung wird. Die Oberfläche kann aber auch glatt oder
profiliert ausgeführt
sein, Teile aufweisen oder eine Ausprägung, die das Auflegen oder
die Befestigung der Dachbedeckungselemente ermöglichen. Als Dachbedeckung
kommen alle bekannten Dachbedeckungen in Frage, z.B. Ziegeln, Blechformteile,
Betonziegeln, Kunstschiefer, Schiefer, Sandsteinplatten und andere.
Anstelle von Holzsparren können
selbstverständlich
auch Metallträger,
wie Stahlträger
einer Stahlunterkonstruktion, zum Einsatz kommen. Diese weisen dann
daran angeschweißte
oder angeschraubte Mittel zur Verankerung in dem Beton auf, beispielsweise
vorstehende, ausgebogene oder angeschweißte Widerhaken, die sich in
der Betonschicht verankern. Solche Verankerungsmittel können aber
auch an aus Holz bestehenden Unterkonstruktionen, wie Sparren, Nagelbindern
oder Leimbindern angenagelt oder angeschraubt sein.
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Durch
die angegebene Holz/Metall/Betonverbundkonstruktion wird erreicht,
dass die Sparren nicht mehr durchbiegen, auch dann nicht, wenn die Auflagen
der Sparren sehr weit voneinander entfernt angeordnet sind, da eine
Bindungshaftung zwischen der aufgebrachten Betonschicht und den
Sparren mit den zwischengefügten
Schalungen hergestellt wird. Die Dachkonstruktion weist zwar ein
höheres
Gewicht auf, lässt
sich aber zugleich auch wesentlich höher belasten. Beim Aufbringen
der Betonschicht kann zugleich dafür Sorge getragen werden, dass
rillen- und nasenförmige
Ansätze
ausgeformt werden, die als Widerlager für die auflegbaren Dachziegeln dienen.
Diese Ansätze
können
durchgehend vorgesehen sein. Es ist aber auch möglich, in Sparrenlängsrichtung,
also quer zu den Ansätzen
verlaufend, in diesen Rillen einzubringen, damit eventuell durch die
Dachziegeln eindringendes Wasser auf der Oberseite der Betonschicht
ablaufen kann. Die Beton schicht kann aus normalem Ortbeton, z.B.
C 20/25, bestehen und ca. 6 cm im Mittelmaß dick sein. Es kann aber auch
ein Leichtbetonwerkstoff verwendet werden. Bei Aufbringen wird dabei
die Oberflächenstruktur
eingebracht, um die Ziegeln halten zu können. Die Betonschicht kann
durch dünne
Baustahlmatten oder Kunststoffmatten armiert sein.
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In
weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Oberflächenprofil
der Betonschicht zugleich aber auch als Widerlager für eine aufzubringende Isolierschicht
dienen kann. Diese Isolierschicht kann entweder aus schäumbaren
Kunststoffen bestehen und flächenmäßig aufgebracht
sein oder aber auch aus Kunststoffplatten bestehen, die ein angepasstes Profil
an der einen Seite und Erhebungen oder Ansätze an der anderen Seite aufweisen,
um die Dachziegeln aufnehmen zu können. Die Platten bzw. die
Isolierschicht können
am Beton anhaften, angeklebt oder mit diesem verschraubt sein.
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Die
Holz/Metall/Betonverbindung wird durch Einbringen von Spezialschrauben
oder durch Verankerungsmittel in Form von Blechstreifen mit vorstehenden
Ankern an der Verschaltung und an dem Sparren befestigt. Solche
Holz/Betonverbundlösungen
unter Verwendung von speziell ausgebildeten Schrauben, die im Betonbereich
Ringe aufweisen und an ihren Enden selbstschneidende Schraubgewinde,
um durch diese die Schalung in die Sparren schrauben zu können, sind
bei Holzdeckenkonstruktionen aus der
DE 103 41 401 B4 , der
EP 0 984 177 A2 und der
EP 0 432 484 B1 bekannt.
Diese Verbindungstechniken können
auch bei dem Dachsystem gemäß der Erfindung
zum Einsatz kommen, um die Verbindung zwischen der Betonschicht
und dem Sparren unter Einschluss der Schalung herzustellen.
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Um
die Ziegeln einerseits abzustützen
und andererseits eine ausreichende Luftzirkulation zwischen den
Ziegeln und der Oberseite der Betonschicht oder der Isolier schicht
zu gewährleisten,
können
zwischen zwei benachbarten Ansätzen
oder leistenförmigen
durchgehenden Vorsprüngen
Stützansätze oder
durchgehende Stützerhebungen
vorgesehen sein, die die Ziegeln mittig abstützen, so dass auch eine hohe
Gehbelastbarkeit der Ziegeln gewährleistet
ist, ohne dass diese durch die Schrittbelastung brechen.
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Aus
der Bautechnik ist es hinlänglich
bekannt, dass durch V-förmige
Vernagelung eine höhere
Bindung zwischen zwei Elementen hergestellt werden kann. Diese Technik
wird auch hier zum Einsatz gebracht, indem die Schrauben in einem
bestimmten Winkel zur Unterseite der Schalung gleichförmig oder
gruppenweise, entgegengesetzt verlaufend, eingebracht werden, so
dass der Verbund praktisch nur auflösbar ist, wenn die Schrauben
wieder herausgeschraubt werden, was eine Zerstörung der Betonschicht notwendig
macht. Die Ziegeln werden neuerdings auch im Überlappungsbereich verklebt. Auch
diese Technik kann hier zur Anwendung kommen, ebenso die bekannte
Verrastung der Ziegeln. Die Schrauben können mit dem Teil, der im Beton verankert
ist, auch in Hülsen
eingeschraubt werden, die nachträglich
entfernt oder mit Betonfüllmassen oder
Klebemassen verschlossen werden, so dass auch hierüber ein
inniger Verbund hergestellt werden kann, der aber zugleich die nachträgliche Befestigung
nach dem Aufbringen der Betonschicht an den Sparren ermöglicht.
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Die
Schalung mit der Betonschicht kann auch in Plattenform hergestellt
und dann auf die Sparren aufgeschraubt werden, wenn die Schrauben durch
in die Betonschicht eingebrachte Hülsen hindurchsteckbar und durch
die Schalung in die Sparren einschraubbar sind. Danach kann dann
durch die Füllmasse
die Schraube mit ihrem Schraubenhals und querverlaufenden Ringen
in der Betonschicht innerhalb der Hülse oder nach Entfernen der
Hülse mit dem
Beton verbunden werden. Derartige Füllmassen haben eine hohe Bindungskraft,
beispielsweise auch unter Zusatz eines Klebers, der eine starre
Verbindung bietet.
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Die
Isolierschicht kann auch unmittelbar auf die Betonschicht aufgebracht
werden, beispielsweise durch Aufschäumen. Es können aber auch Kunststoffplatten
im Nutfederverbund aufgelegt werden. Diese weisen an der Unterseite
eine Kontur auf, die selbsthaltend auf der Betonschicht mit entsprechenden
Gegenmitteln ruht oder festgeschraubt oder festgeklebt ist. Die
Isolierschicht kann auf der Oberseite Mittel zum Befestigen von
Lattungen für
Ziegeln oder rillenförmige
Lagerungen für
die Ansätze
an den Unterseiten der Ziegeln aufweisen. Die Schichten untereinander
und auch mit der Unterkonstruktion können weiterhin durch Spezialschrauben
miteinander verschraubt sein, wie bereits beschrieben. Anstelle
von Betonschichten aus Ortbeton kann eine Betonschicht auch aus
Leichtbeton, aus Faserbeton oder aus ultrahochfestem hohe Dichtigkeit
aufweisendem Beton erstellt werden. In die Betonschichten können ferner Bewehrungen
in Form von Draht- oder
Kunststoffbahnen eingebracht sein. Eine besonders leichte Bauform
ist realisierbar, wenn ein ultrahochfester Beton (UHPC) verwendet
wird, der aus viel Zement, wenig Wasser und feinkörnigem Silikatstaub
gemischt ist und praktisch keine Luftlöcher bildet. Hier braucht die
Schichtstärke
nur 1 bis 2 cm zu betragen.
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Das
Dachsystem nach der Erfindung eignet sich in vorteilhafter Weise
für eine
Fertigteilmontage. In einer Fertigungshalle wird in eine Gießwanne zunächst die
Isolierschicht eingelegt, sofern eine solche vorhanden ist, auf
diese werden sodann die Betonschicht aufgebracht und in die Betonschicht
die Sparren bzw. die Trageelemente eingedrückt, in die zuvor die Verankerungsmittel
oder Schrauben eingebracht worden sind. Mit dem Abbinden des Betons
ist ein Fertigelement gegeben, das seitlich Verbundschlossteile
aufweist, um eine Verbindung mit anfügbaren weiteren Fertigteilen
des Dachsystems nach 180° Drehung
auf der Baustelle am Gebäude
herstellen zu können.
Sind die Fertigteile für
ein Satteldach beispiels weise bestimmt, so können diese 2 oder 3 m breit
oder aber auch in anderen Abmessungen ausgeführt sein. Diese Fertigteile
lassen sich dann auf das Mauerwerk legen und obenseitig miteinander verbinden.
Vorteilhaft ist es dabei, wenn aus dem Beton giebelseitig Verankerungsmittel
vorstehen, die ineinander greifen und miteinander vergossen werden können, beispielsweise
ebenfalls mit Beton, so dass giebelseitig eine starre Verbindung
entsteht, wodurch die gesamte Dachkonstruktion selbsttragend ist.
Die Sparren bzw. die Unterkonstruktion brauchen nicht auf Wände oder
Pfetten aufgelegt zu werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiele
ergänzend
erläutert.
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 ein
Giebeldach mit einer erfindungsgemäßen Betonschicht,
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2 eine
Ausführungsvariante
mit einer Sichtschalung und
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3 einen
Fertigteilausschnitt mit einem Betonfertigteilschloss.
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Das
in 1 dargestellte Giebeldach besteht aus zwei im
spitzen Winkel zueinander angeordneten Sparren 1, die auf
Querbalken im Gebäude aufgesetzt
sind, die nicht dargestellt sind. Erfindungsgemäß ist auf die Dachsparren 1 eine
Schalung 2, z.B. eine Holzschalung oder eine Pressholzschalung,
aufgebracht. Auf dieser Holzschalung 2 ist wiederum eine
Betonschicht 3, z.B. aus Ortbeton C 20/25, mit einer minimalen
Stärke
von 6 cm, aufgebracht. Diese Betonschicht weist an der Oberseite ein
Profil in Form einer nasenförmigen
horizontalen Prägung
auf. Diese na senförmigen
Ansätze 4 weisen eine
steile Flanke 6 obenseitig und eine rückseitig abfallende Flanke 7 auf,
so dass auf dieses Profil eine Dachziegel 8, die aus Ton
gebrannt oder aus Beton bestehen kann, aufgelegt werden kann. Die
Ziegel 8 hinterhakt mit ihren untenseitigen Ansätzen 13 die Ansätze 4,
falls diese direkt aufgelegt werden. Im Ausführungsbeispiel sind auf das
Profil der Betonschicht 3 jedoch Isolierplatten 10 aufgelegt,
die aus geschäumtem
Kunststoff bestehen und an der der Betonschicht 3 zugewandten
Seite ein Einlegeprofil aufweisen, das konturenangepasst und zwischen zwei
benachbarte Ansätze 4 gelegt
ist. An der anderen Seite, nämlich
der außenliegenden
Seite, sind Vorsprünge 9 und
Stützerhebungen 11 für die Verankerung
und Unterstützung
der Ziegeln 8 vorgesehen, die direkt aufgelegt werden können. Die
Platten sind miteinander und mit der Betonschicht über Schrauben 14 oder
durch Kleben verbunden. Die Abbildung zeigt ferner, dass der Dachfirst 5 obenseitig
abgedeckt ist und dass die Betonschicht 3 mit den Sparren 1 durch
die Holzschalung 2 hindurch mittels Spezialschrauben verschraubt
ist. Diese Spezialschrauben weisen im unteren Bereich ein Holzgewinde
und am oberen Abschnitt Verankerungsringe oder ein grobes Gewinde
auf. Der obere Bereich ist in der Betonschicht 3 verankert.
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2 zeigt
eine Aufbauvariante eines Dachsystems nach der Erfindung. Auf den
Sparren 1 ist eine Schalung 2 als Sichtschalung
aufgebracht, darüber
die Betonschicht 3 aufgegossen, die mittels der Schrauben 12 gemäß der Ausführung in 1 an den
Sparren gehalten ist. Auf die Betonschicht 3 sind Kunststoffplatten 10 aufgelegt,
die durch Nutfederverbindungen miteinander verbunden sind, eine
Konterlattung 15 oder eine weitere Schalung aufgebracht,
die mittels längerer
Nägel oder
anderer Schrauben 16 durch die Isolierschicht hindurch
mindestens in der Betonschicht verankert sind. Auf die Konterlattung
sind in bekannter Weise Dachlatten 17 aufgenagelt, auf
die Ziegeln 8 aufgelegt sind. Ein solches Dachteil kann
als Fertigteil hergestellt werden. Zu diesem Zweck wird die Konterlattung 15 zunächst mit
den Isolierplatten 10 verbunden. Die Schrauben oder Schraubennägel stehen
außenseitig
hervor. Dieser Schichtaufbau wird in einen Formkasten gelegt, der
die Isolierschicht aus den Isolierplatten 10 außenseitig
abschließt.
Auf die Unterseite der Isolierschicht wird die Betonschicht aufgegossen
und mit einer nicht dargestellten Bewehrung versehen. Die gesondert
vorgefertigte Baueinheit aus Sparren 1 und Sichtschalung 2,
die mittels der Spezialschrauben 12 miteinander verschraubt
sind, wird dann in die noch nicht ausgehärtete Betonschicht eingedrückt. Mit
dem Aushärten
des Betons ist das gewünschte Fertigteil
hergestellt und kann aus dem Formkasten herausgenommen und verbaut
werden.
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3 zeigt
ein Beispiel eines Fertigteils ohne Konterlattung und ohne Sichtschalung.
Die Sparren 1 sind über
nicht dargestellte Schrauben 12 starr mit der Betonschicht 3 verbunden.
Auf der Betonschicht befindet sich die Isolierschicht, die aus über Nutfederverbindungen
zusammengefügten Kunststoffplatten
besteht. Aus der Darstellung ist ein Betonfertigteilschloss 18 ersichtlich.
Hierbei handelt es sich um Ausnehmungen in der Betonschicht, in
die Verankerungselemente einsetzbar sind, die mit Verankerungselementen
in dem nächsten
Fügeteil
verklippbar oder verschraubbar sind. Der Aufbau des Fertigteils
kann beispielsweise folgender sein: Holzbalken als Sparren 1 mit
oder ohne Sichtschalung, Betonschicht aus Ortbeton C 20/25, Stärke ab 4
cm inkl. Holz-Betonverbund-Schrauben bzw. System, Aufdachdämmplatten,
z.B. mit Nut und Feder, wasserführend.
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Es
ist ersichtlich, dass durch die erfindungsgemäße Konstruktion ein hochbelastbares
Dach gegeben ist, das schalldämmend
ist und allen Isolieranforderungen entspricht, stabil und selbsttragend
ist, so dass auch mehrere Fertigteile zu einem freitragenden Dach
zusammensetzbar sind.
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- 1
- Sparren
- 2
- Schalung
- 3
- Betonschicht
- 4
- Ansätze
- 5
- Dachfirstseite
- 6
- Flanke
- 7
- Flanke
- 8
- Ziegel
- 9
- Vorsprünge
- 10
- Kunststoffplatte
- 11
- Stützerhebung
- 12
- Schraube
- 13
- Ansätze
- 14
- Schraube
- 15
- Konterlattung
- 16
- Schraube
- 17
- Dachlatte
- 18
- Betonfertigteilschloss